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曼联vs皇马首发阵容:UCC37323/4/5系列高速雙MOSFET驅動器

時間:2019-11-7, 來源:互聯網, 文章類別:元器件知識庫

瓦伦西亚曼联 www.rxlibr.com.cn 特征
行業標準插針
米勒高原地區4a的大電流驅動能力±
即使在低電源電壓下也能有效地恒流源
與電源電壓無關的TTL/CMOS兼容輸入
在1.8 nF負載下,20 ns典型上升時間和15 ns典型下降時間
典型傳輸延遲時間:輸入下降時為25 ns,輸入上升時為35 ns
4-V至15-V電源電壓
供電電流0.3毫安
雙輸出可并聯
驅動電流
提供熱增強型MSOP PowerPAD組件,帶4.7C/W jc商標°θ
額定溫度-40C至85C°°
采用雙極和CMOS晶體管并聯的TrueDrive輸出結構
應用
開關電源
DC/DC轉換器
電動機控制器
線路驅動器
D類開關放大器
說明
UCC37323/4/5系列高速雙MOSFET驅動器可將大峰值電流輸入電容性負載。提供三種標準邏輯選項:雙逆變、雙不逆變和一個逆變和一個不逆變驅動器熱增強的8針PowerPADMSOP封裝(DGN)大大降低了熱阻,提高了長期可靠性它也在標準SOIC-8(D)或PDIP-8(P)封裝中提供。商標
這些驅動器采用了一種固有的最小穿透電流的設計,在磨坊機最需要的地方提供4 a的電流
方塊圖

應用程序信息
一般信息
高頻電源通常需要高速大電流驅動器,如UCC37323/4/5系列一個主要的應用是需要在控制IC的PWM輸出和主功率MOSFET或IGBT開關器件的柵極之間提供高功率緩沖級在其它情況下,驅動IC用于通過驅動變壓器驅動功率器件柵極同步整流電源還需要同時驅動多個設備,這些設備會給控制電路帶來非常大的負載。
當由于一個或多個原因無法使主PWM調節器IC直接驅動開關器件時,使用驅動ICPWM集成電路可能不具備預期開關MOSFET所需的強力驅動能力,限制了應用中的開關性能在其他情況下,可能希望通過將大電流驅動器物理靠近負載來最小化高頻開關噪聲的影響此外,以最高工作頻率為目標的新型集成電路可能根本不包含板載柵極驅動器它們的PWM輸出僅用于驅動驅動器(如UCC37323/4/5)的高阻抗輸入最后,控制IC可能由于功耗而受到熱應力,并且外部驅動器可以通過將熱量從控制器移動到外部封裝來幫助。
輸入級
輸入閾值在整個V電壓范圍內具有3.3-V邏輯靈敏度;但它與0 V至V信號同樣兼容。盡職調查盡職調查
UCC37323/4/5系列驅動器的輸入端設計為能夠承受500毫安的反向電流,而不會對集成電路造成任何損壞每個驅動器的輸入級應該由具有短上升或下降時間的信號驅動該條件在典型的電源應用中得到滿足,其中輸入信號由具有快速轉換時間(<200ns)的PWM控制器或邏輯門提供驅動器的輸入級起著數字門的作用,它們不適用于當達到輸入部分的邏輯閾值時,使用緩慢變化的輸入電壓來產生開關輸出的應用雖然這可能不會對驅動器有害,但驅動器的輸出可能會以高頻反復切換。
用戶不應試圖改變驅動器的輸入信號,以降低(或延遲)輸出信號的速度如果需要限制功率器件的上升或下降時間,則限制功率器件的上升或下降時間,則可以在驅動器的輸出和負載器件(通常是功率MOSFET柵極)之間添加外部電阻外部電阻器也有助于消除集成電路封裝的功耗,如熱因素一節所述。
輸出級
UCC37323的反向輸出和UCC37325的輸出旨在驅動外部P通道mosfetUCC37324的非轉換輸出和UCC37325的輸出旨在驅動外部N通道mosfet。
每個輸出級都能向VDD和GND提供±4-A的峰值電流脈沖和振蕩驅動器的上/下拉電路由雙極晶體管和MOSFET晶體管并聯構成峰值輸出電流額定值是來自雙極晶體管和MOSFET晶體管的組合電流當驅動器輸出上的電壓小于雙極晶體管的飽和電壓時,輸出電阻是MOSFET晶體管的R由于內部MOSFET的體二極管,每個輸出級還提供非常低的過沖和過沖阻抗這意味著在許多情況下,不需要外部肖特基鉗位二極管。DS(開)
UCC37323系列提供4-A柵極驅動,在Miller高原地區的MOSFET開關轉換過程中最需要它,從而提高效率一個獨特的雙極和MOSFET混合輸出級并聯也允許在低電源電壓下有效的電流源。
米勒高原期間的源/匯能力
大功率mosfet給控制電路帶來很大的負載高效、可靠的操作需要適當的驅動UCC3323/4/5驅動器已被優化以在切換過渡的Miller高原區域期間提供最大功率到功率MOSFET。當漏極電壓在電源拓撲所規定的電壓電平之間擺動時,發生該間隔,要求用驅動IC提供或移除的電流對漏極柵極電容進行充電/放電[一]
兩個電路用于測試UCC37323驅動器的電流能力在每種情況下,外部電路被添加到鉗位輸出接近5伏,而IC是下沉或源電流250 ns的輸入脈沖以1 kHz的頻率施加在相應試驗的適當極性上在每次測試中,都有一個瞬態,電流達到峰值,然后穩定到穩態值所記錄的電流測量是在施加輸入脈沖后200 ns的時間進行的,在初始瞬態之后。
第一個電路用于驗證驅動器輸出鉗制在5V左右時的電流吸收能力,這是米勒平臺區域的典型門源電壓值發現UCC37323在V=15V時下沉4.5A,在V=12V時下沉4.28A。盡職調查盡職調查

應用程序信息
電路用于測試電流源的能力,輸出鉗制在5V左右,使用一組齊納二極管UCC37323在VDD=15V時為4.8A,在VDD=12V時為3.7A。

應該注意的是,在較低的VDD下,電流接收能力略強于電流源能力這是由于雙極MOSFET功率輸出部分的結構不同,其中電流源是P溝道MOSFET,而電流接收器是N溝道MOSFET。
在大多數應用中,驅動器的關閉能力強于打開能力是有利的這有助于確保MOSFET在公共電源瞬變期間保持關閉,這可能會使器件重新打開。
并行輸出
通過將INA/INB輸入和OUTA/OUTB輸出連接在一起,A和B驅動器可以組合成單個驅動器然后,單個信號可以控制并行組合

應該注意的是,在較低的VDD下,電流接收能力略強于電流源能力這是由于雙極MOSFET功率輸出部分的結構不同,其中電流源是P溝道MOSFET,而電流接收器是N溝道MOSFET。
在大多數應用中,驅動器的關閉能力強于打開能力是有利的這有助于確保MOSFET在公共電源瞬變期間保持關閉,這可能會使器件重新打開。
并行輸出
通過將INA/INB輸入和OUTA/OUTB輸出連接在一起,A和B驅動器可以組合成單個驅動器然后,單個信號可以控制并行組合

工作波形和電路布局
一個驅動器(8針集成電路的1/2)驅動10nF負載時可以實現的電路性能輸入脈沖寬度(未顯示)設置為300 ns,以顯示輸出波形中的兩個躍遷注意開關波形的線性上升和下降邊緣這是由于驅動器的恒定輸出電流特性,而不是傳統的基于MOSFET的柵極驅動器的電阻輸出阻抗。

在高頻工作的功率驅動器中,在沒有過沖/過沖和振鈴的情況下獲得干凈的波形是一個巨大的挑戰這些驅動器的低輸出阻抗產生高di/dt的波形這往往會在寄生感應中引起振鈴在電路布局中必須格外小心將驅動器IC盡可能靠近引線連接是有利的驅動芯片的版圖在輸出端的另一側有接地,因此接地應盡可能寬地連接到旁路電容器和帶銅線的負載上這些連接還應與一個小的封閉回路面積,以盡量減少電感。
視頻顯示器
盡管靜態VDD電流很低,但總電源電流將更高,這取決于OUTA和OUTB電流以及編程振蕩器頻率總VDD電流是靜態VDD電流和平均輸出電流之和已知工作頻率和MOSFET柵極電荷(Qg),平均輸出電流可由以下公式計算:
I=Qg x f,其中f是頻率出局
為了獲得最佳的高速電路性能,建議使用兩個V旁路電容器來防止噪聲問題強烈建議使用表面安裝組件0.1微米的陶瓷電容器應位于離VDD接地連接最近的位置此外,應并聯一個具有相對較低ESR的較大電容器(例如1-μF),以幫助將高電流峰值傳遞給負載在驅動器應用中,電容器的并聯組合應呈現預期電流水平的低阻抗特性。盡職調查
驅動電流和功率要求
UCC37323/4/5系列驅動器能夠向MOSFET柵極輸出4-A的電流,持續數百納秒需要高峰值電流才能快速打開設備然后,要關閉設備,需要驅動器將類似數量的電流接地這在電源設備的工作頻率上重復本討論使用MOSFET是因為它是高頻功率轉換設備中最常用的開關器件。
參考文獻1和2討論了驅動功率MOSFET和其他電容輸入開關器件所需的電流參考文獻2包括關于上一代雙極IC柵極驅動器的信息。
當一個驅動芯片在一個離散的電容性負載下進行測試時,計算偏置電源所需的功率是一件相當簡單的事情必須從偏壓電源轉移給電容器充電的能量由以下公式給出:
E類C V,其中C是負載電容器,V是為驅動器供電的偏壓。
當電容器放電時,有等量的能量轉移到地上這會導致以下情況造成功率損失:
第2頁CVf,其中f是開關頻率。
這種能量在電路的電阻元件中消散因此,在驅動器和柵極之間沒有外部電阻,這種功率在驅動器內部耗散總功率的一半在電容器充電時消散,另一半在電容器放電時消散使用上一個柵極驅動波形的條件的實際例子應該有助于澄清這一點。
當V==10nF,f=300kHz時,功率損耗可計算為:盡職調查12伏,C裝載
P=10nF x(12)x(300kHz)=0.432W2
對于12伏電源,這相當于:
0.036伏12伏P 0.432瓦
從電源測得的實際電流為0.037a,與預測值非常接近但是,應該考慮由于IC內部消耗而產生的I電流無負載時,集成電路的電流消耗為0.0027A。在這種情況下,輸出上升和下降的時間比負載時快由于驅動器輸出級的交叉傳導,這可能導致幾乎不重要但可測量的電流然而,這些微小的電流差異隱藏在高頻開關尖峰中,超出了基本實驗室裝置的測量能力在10nF負載下測得的電流與預期值相當接近。盡職調查
功率MOSFET產生的開關負載可以通過檢測開關器件所需的柵極電荷而轉換成等效電容這種柵極電荷包括輸入電容加上在開關狀態之間擺動器件漏極所需的附加電荷的影響大多數制造商提供的規格,提供典型和最大的柵極電荷,在NC,開關設備在規定的條件下。使用柵極電荷Qg,可以確定電容器充電時必須消耗的功率這是通過使用等效Qg=CeffV來提供以下功率方程來實現的:
P C V 2 f Qg f型
該方程允許功率設計者計算在特定偏置電壓下驅動特定MOSFET柵極所需的偏置功率。
熱信息
驅動器的使用范圍受負載的驅動功率要求和集成電路封裝的熱特性的影響很大為了使功率驅動器在特定的溫度范圍內發揮作用,封裝必須能夠有效地去除產生的熱量,同時將結溫保持在額定范圍內UCC37323/4/5系列驅動程序有三種不同的軟件包,可滿足一系列應用要求。
如功耗額定值表所示,SOIC-8(D)和PDIP-8(P)封裝的功率額定值均為0.5W左右,T=70°C。此限制與表中給出的功率降額系數一起施加注意,在我們前面的例子中,功率損耗為0.432w,負載為10nf,12vdd,開關頻率為300khz因此,即使兩個板載驅動程序并行,也只能使用D或P包驅動這種大小的一個負載散熱困難限制了舊包裝中的驅動器可用性。一個MSOP PowerPAD-8(DGN)封裝通過提供一種有效的方法來消除半導體結的熱量,從而大大減輕了這種擔憂如參考文獻3所示,PowerPAD封裝提供了一個暴露在封裝底部的引線框架模墊該焊盤直接焊接到IC封裝正下方的PC板上的銅上,從而將Θjc降低到4.7°C/W。參考文獻3中提供的數據表明,與標準封裝相比,在PowerPAD配置中,功耗可以增加四倍PC板必須設計有散熱片和散熱孔,以完成散熱子系統,如參考文獻4所述這使得散熱性能比D或P封裝的散熱性能有了顯著的提高,并且顯示出D和P封裝的功率性能提高了一倍以上。
注:
電源板未直接連接到封裝的任何引線然而,其電性和熱性連接到作為裝置的接地的基板。
參考文獻
1. 電源研討會SEM-1400主題2:高速MOSFET柵極驅動電路的設計和應用指南,作者:Laszlo Balogh,德克薩斯儀器文獻號:SLUP133。
2. 應用說明,高性能MOSFET、IGBT和MCT柵極驅動電路的實際考慮,作者:Bill Andreycak,德克薩斯儀器文獻號:SLUA105
3. 技術簡介,PowerPad熱增強組件,德州儀器文獻號SLMA002
4. 應用簡介,PowerPAD Make Easy,德州儀器文獻編號:SLMA004

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待定:未定義無鉛/綠色轉換計劃。
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無鉛(RoHS豁免):此組件對1)模具和封裝之間使用的鉛基倒裝芯片焊點,或2)模具和引線框架之間使用的鉛基模具粘合劑具有RoHS豁免如上文所定義,該組件被視為無鉛(RoHS兼容)。
綠色(RoHS和無Sb/Br):TI將“綠色”定義為不含鉛(RoHS兼容),不含溴(Br)和銻(Sb)阻燃劑(Br或Sb在均質材料中重量不超過0.1%)
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